ŠTO SU ANOMALIJE VODE? - KEMIJA - 2026

U anomalije vode su one osobine koje razlikuju i pozicionirao kao najvažniji i posebnog sve tekuće tvari. Fizički i kemijski, voda pokazuje ogromnu razliku u usporedbi s drugim tekućinama, čak i premašivši očekivanja i teorijska izračunavanja. Možda je tako jednostavan, a ujedno i složen kao i sam život.

Ako je ugljik kamen temeljac života, voda odgovara njegovoj tekućini. Da nije jedinstven i neusporediv, proizvod njegovih anomalija, ugljične veze koje čine biološke matrice ne bi bile od koristi; percepcija života bi se srušila, oceani bi se potpuno smrznuli, a oblaci se ne bi zaustavili na nebu.

Ledena zrnca i tijela leda koji plivaju na vodi predstavljaju uobičajeni primjer jedne od vodenih anomalija. Izvor: Pexels.

Vodena para je puno lakša od ostalih plinova, a njezina interakcija s atmosferom rezultira stvaranjem oblaka; tekućina je znatno gušća u odnosu na plin, a ta razlika u njegovoj gustoći izgleda naglašeno u usporedbi s drugim spojevima; a krutina, anomalijski, ima znatno nižu gustoću od tekućine.

Primjer potonjeg opažamo u činjenici da ledene brijeg i led lebde u tekućoj vodi, proizvod njegove manje gustoće.

Određena toplina

Plaže, još jedan prirodni primjer gdje se makroskopsko opaža anomativna specifična toplina vode. Izvor: Pixabay.

Voda pokazuje žestoko protivljenje povećanju temperature prije izvora topline. Stoga izvor mora dovoditi dovoljno topline da prisili vodu da povisi temperaturu za jedan stupanj Celzijusa; to jest, njegova specifična toplina je visoka, veća od one običnog spoja i ima vrijednost 4,186 J / g · ºC.

Moguća objašnjenja njegove specifične topline nastaju zbog činjenice da molekule vode formiraju više vodikovih veza na neuredan način, a toplina se raspršuje da poveća vibracije takvih mostova; inače molekule vode ne bi vibrirale na višoj frekvenciji, što znači porast temperature.

S druge strane, nakon što su molekule termički uzbuđene, potrebno im je vrijeme da se uspostavi prvobitno stanje njihovih vodikovih veza; to je isto što govori da je potrebno vrijeme da se ohladi u normalnim uvjetima, ponašajući se kao rezervoar topline.

Na primjer, plaže pokazuju oba ponašanja u različitim godišnjim dobima. Zimi ostaju toplije od okolnog zraka, a ljeti hladnije. Zbog toga će biti sunčano, ali kad plivate u moru osjeća se svježije.

Latentna toplina isparavanja

Voda ima vrlo visoku entalpiju ili latentnu toplinu isparavanja (2257 kJ / kg). Ova anomalija sinergira svojom specifičnom toplinom: ponaša se kao rezervoar i regulator topline.

Njegove molekule moraju apsorbirati dovoljno topline da bi prešle u plinsku fazu, a toplina se dobiva iz njihove okoline; posebno na površini na koju su pričvršćeni.

Ta površina može biti, na primjer, naša koža. Kada tijelo vježba oslobađa znoj, čiji je sastav u osnovi voda (veća od 90%). Znoj apsorbira toplinu iz kože da isparava, pružajući tako osjećaj hlađenja. Isto se događa s tlom koje nakon isparavanja vlage smanjuje temperaturu i osjeća hladnije.

Dielektrična konstanta

Molekula vode izuzetno je polarna. To se odražava na njenu dielektričnu konstantu (78,4 na 25 ° C) koja je veća od one u ostalim tekućim tvarima. Zbog svoje velike polarnosti, može otapati veliki broj ionskih i polarnih spojeva. Iz tog razloga se smatra univerzalnim otapalom.

difuzija

Difuzija vode kroz cijev. Izvor: Pxhere.

Jedna od znatiželjnih anomalija tekuće vode je ta što se difundira mnogo brže nego što je procijenjeno kroz otvor koji je smanjen. Tekućine uglavnom povećavaju svoju brzinu kada teku kroz uže cijevi ili kanale; ali voda ubrzava drastičnije i snažnije.

Makroskopski se to može primijetiti mijenjanjem područja poprečnog presjeka cijevi kroz koje voda cirkulira. I nanometrijski, isto se može učiniti, ali korištenjem ugljikovih nanocjevčica, prema računalnim studijama, koje pomažu u razjašnjenju odnosa između molekularne strukture i dinamike vode.

Gustoća

Na početku je spomenuto da led ima manju gustoću od vode. Uz sve to, dostiže maksimalnu vrijednost oko 4 ° C. Kad se voda ohladila ispod ove temperature, gustoća počinje opadati i hladnija voda raste; i na kraju, blizu 0 ° C, gustoća pada na minimalnu vrijednost, ona leda.

Jedna od glavnih posljedica toga nije samo što ledene bjelanjke mogu plutati; ali isto tako, to pogoduje životu. Ako bi led bio gušći, potonuo bi i hladio dubine do smrzavanja. Tada bi se mora ohladila odozdo prema gore, ostavljajući na raspolaganju samo film vode za morsku faunu.

Pored toga, kada voda prodre u udubljenja stijena, a temperatura padne, ona se širi kad se smrzne, potičući njezinu eroziju i vanjsku i unutarnju morfologiju.

Laka i teška voda

Kako led pliva, površine jezera i rijeka smrzavaju se, dok riba može nastaviti živjeti u dubinama, gdje se kisik dobro rastvara, a temperatura je iznad ili ispod 4 ° C.

S druge strane, tekuća voda se, u stvari, ne smatra idealno homogenom, već se sastoji od strukturnih agregata različite gustoće. Na površini se nalazi najlakša voda, dok je na dnu, najgušća.

Međutim, takvi "prijelazi" tekućina-tekućina uočljivi su samo u prehlađenoj vodi i pod simulacijama s velikim tlakom.

Ledene ekspanzije

Još jedna karakteristična anomalija vode je da led smanjuje temperaturu taljenja kako raste pritisak; to jest, pri većem pritisku, led se topi pri nižim temperaturama (ispod 0 ° C). Kao da se led, umjesto da se stegne, proširi kao rezultat pritiska.

Ovo je ponašanje suprotno ponašanju ostalih krutih tvari: što je veći pritisak na njih, a samim tim i njihova kontrakcija, trebat će im viša temperatura ili toplina da bi se rastopile, pa će moći odvojiti svoje molekule ili ione.

Također je vrijedno spomenuti da je led jedna od najklizavijih čvrstih tvari u prirodi.

Površinska napetost

Hoda insekata po površini vode. Izvor: Pixabay.

Napokon, iako je spomenuto samo nekoliko anomalija (od otprilike 69 koje su poznate i mnoge druge koje treba otkriti), voda ima nenormalno veliku površinsku napetost.

Mnogi insekti iskorištavaju ovo svojstvo kako bi mogli hodati po vodi (gornja slika). To je zato što njegova težina ne daje dovoljno sile da razbije površinsku napetost vode, čije se molekule, umjesto da se šire, skupljaju, sprječavajući povećanje područja ili površine.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck i Stanley. (2008). Kemija. (8. izd.). CENGAGE Učenje.
2. Kids & Science. (2004). Anomalija vode. Oporavilo sa: vias.org
3. Chaplin Martin. (2019). Anomalna svojstva vode. Struktura vode i znanost. Oporavak od: 1.lsbu.ac.uk
4. ChimiSpiega. (2. veljače 2014.). Voda: neobičan slučaj oko nas. Chimicare. Oporavak od: chimicare.org
5. Nilsson, A., i Pettersson, LG (2015). Strukturno podrijetlo anomalnih svojstava tekuće vode. Prirodne komunikacije, 6, 8998. doi: 10.1038 / ncomms9998
6. IIEH. (2. srpnja 2014.). Vodene anomalije. Evolucija i okoliš: Istraživački institut za ljudsku evoluciju AC Oporavak od: iieh.com
7. Pivetta Marcos. (2013). Čudna strana vode. FAPESP istraživanje. Oporavak od: revistapesquisa.fapesp.br